電機(jī)的所有反饋設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制？

來(lái)源：今日電機(jī)

伺服系統(tǒng)的執(zhí)行精度并不比控制它的反饋裝置的精度高，將電機(jī)功率傳輸至負(fù)載的不完善機(jī)制可能會(huì)將速度或位置誤差引入系統(tǒng)，電氣噪聲或溫度等環(huán)境因素也可能會(huì)導(dǎo)致定位錯(cuò)誤。有時(shí)錯(cuò)誤是可以接受的，更常見(jiàn)的情況是，它們不是，畢竟，伺服電機(jī)可能很昂貴，人們期望它們是所有定位設(shè)備中最可靠、最精確的。

當(dāng)涉及到高性能伺服應(yīng)用時(shí)，反饋設(shè)備分為幾個(gè)不同的類別。每一種都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，包括電氣和機(jī)械方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這使得一種比另一種更適合于特定的應(yīng)用。

反饋設(shè)備位置

反饋裝置的最佳位置是在需要受控運(yùn)動(dòng)的負(fù)載處，這種布置消除了將電機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞給負(fù)載的不完美傳輸帶來(lái)的誤差。這有時(shí)意味著除了通常安裝在電機(jī)內(nèi)部的裝置外，還要向系統(tǒng)添加反饋裝置。無(wú)刷電機(jī)要求將位置反饋納入電機(jī)中，以便為電子換向提供即時(shí)的轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)。安裝在電機(jī)上的反饋裝置時(shí)，必須確定與變速箱和反饋裝置相關(guān)的周期性和累積誤差，以確定誤差是否可接受。

直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是其內(nèi)部反饋裝置有效地直接連接到負(fù)載，從而消除了柔度和齒隙。除此之外，還減少了組件和維護(hù)，使直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)成為需要精確運(yùn)動(dòng)和高帶寬應(yīng)用的理想解決方案。

換向器通過(guò)對(duì)電流的控制，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在永磁電機(jī)中，當(dāng)來(lái)自繞組的磁場(chǎng)與來(lái)自磁鐵的磁場(chǎng)相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電流被引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)睦@組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最佳扭矩。當(dāng)電機(jī)移動(dòng)時(shí)，繞組相對(duì)于磁鐵的位置發(fā)生變化。

這意味著通道電流的最佳路徑會(huì)發(fā)生變化，具體取決于電機(jī)位置。在有刷電機(jī)中，通過(guò)電刷和連接到電樞繞組的換向器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在無(wú)刷電機(jī)中，轉(zhuǎn)子位置反饋給驅(qū)動(dòng)器，然后驅(qū)動(dòng)器通過(guò)晶體管將電流切換到相應(yīng)的繞組。

絕對(duì)或增量

反饋傳感器報(bào)告絕對(duì)或相對(duì)增量位置，當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，前者能夠在一個(gè)電氣周期內(nèi)報(bào)告其位置。相比之下，增量位置傳感器通常為每個(gè)運(yùn)動(dòng)增量提供輸出脈沖，但不參考設(shè)備運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的特定位置。該數(shù)據(jù)與周期性標(biāo)記脈沖、機(jī)器原位開關(guān)和計(jì)數(shù)器相結(jié)合，可以知道負(fù)載位置。如果電子反饋電路斷電，系統(tǒng)將無(wú)法跟蹤其位置。對(duì)于使用增量編碼器的一些關(guān)鍵應(yīng)用，控制器可以連接到不間斷電源以維護(hù)位置信息?；蛘撸嗳^對(duì)編碼器將提供相同的功能，而無(wú)需保持已應(yīng)用電源。

第二個(gè)考慮因素是設(shè)備中使用的技術(shù)類型，一些傳感器非常堅(jiān)固，針對(duì)工業(yè)、機(jī)器控制行業(yè)。另一些則相對(duì)脆弱，更多用于精密實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。當(dāng)然，也有需求重疊的應(yīng)用，例如在半導(dǎo)體制造業(yè)中，條件要求在特別清潔的環(huán)境中具有高精度，并具有高速吞吐量，以滿足高產(chǎn)量的要求時(shí)間表。

第三個(gè)考慮因素是幾何學(xué)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以是線性、旋轉(zhuǎn)或兩者的組合。反饋傳感器是為每種情況專門設(shè)計(jì)的，它們可能具有不同的安裝特征和運(yùn)動(dòng)方向，但反饋裝置操作的基本原理通常適用于任何一種配置。對(duì)于線性系統(tǒng)，在某些應(yīng)用中不僅需要找到X-Y-Z軸定位及位置數(shù)據(jù)，還同時(shí)指示所有軸的精確位置，這對(duì)反饋系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在緊急停機(jī)（緊急停機(jī)）情況下，能夠在運(yùn)動(dòng)部件停止時(shí)重新啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件，可以防止機(jī)器堵塞并減少浪費(fèi)。速度信息通常通過(guò)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)從位置數(shù)據(jù)中獲得，這使得這些設(shè)備對(duì)于大多數(shù)基于伺服的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是“一站式”購(gòu)買。對(duì)于在低速時(shí)需要精確速度信息的應(yīng)用，有時(shí)首選為該特定目的而設(shè)計(jì)的反饋裝置，如精密模擬轉(zhuǎn)速表。

結(jié)論

反饋裝置通常在閉環(huán)控制系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，以前選擇合適的人是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但現(xiàn)在選擇已經(jīng)大大簡(jiǎn)化了。許多運(yùn)動(dòng)控制制造商提供完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中電機(jī)、反饋裝置、驅(qū)動(dòng)器和電纜組合成一個(gè)優(yōu)化包，此類軟件包可處理當(dāng)今90%以上的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用程序。對(duì)工程師認(rèn)為，他不必將反饋裝置單獨(dú)布線或安裝到伺服系統(tǒng)中，在伺服系統(tǒng)中，布線連接可以高達(dá)9或13根電線，也可以少至4根。此外，一些制造商在其電機(jī)中提供“智能”反饋裝置，通過(guò)為驅(qū)動(dòng)器提供帶有電機(jī)參數(shù)的電子電機(jī)銘牌，允許即插即用操作。

審核編輯：湯梓紅